纤维太阳能电池因其柔性、轻质、可编织等优点，有望成为一种极具发展前景的可穿戴移动电源。然而，纤维电极的高曲率结构限制了其性能的进一步突破，且纤维电极封装材料的彩色外观往往与其对高透光率的要求存在矛盾，直接使用半透明彩色封装管会导致纤维太阳能电池的性能严重下降。因此，进一步实现高性能的彩色纤维太阳能电池加倍困难，但在实际应用中极为迫切。

近期，复旦大学研究团队通过发挥纤维结构的360°受光优势，设计了一种纤维染料敏化太阳能电池（FDSSC），最大限度地利用纤维电极的活性面积来增强光捕获，以提升光伏性能。

研究人员在传统纤维染料敏化太阳能电池结构的基础上，进一步在最外层封装管上构建了基于氧化铝/聚氨酯薄膜的光扩散层，在内部对电极上构建了基于荧光粉/二氧化钛/聚偏氟乙烯-共六氟丙烯薄膜的光转换层。

将制备好的含有光转换粒子的浆料浸涂在具有高催化活性的导电纤维上，随后在水中进行非溶剂交换过程，烘干后得到具有多孔光转换层的纤维对电极。将上述对电极与纤维光阳极一起封装在透明管中，然后涂覆Al2O3/PU浆料，烘干后形成光扩散层。注入电解液后，两端封口，完成制备。所得FDSSC呈现均匀的白色外观，有效地遮蔽了内部纤维电极和电解质。

在光扩散层中，采用具有高耐磨性、柔韧性和化学稳定性的高透明PU作为聚合物基体，Al2O3作为光扩散颗粒，在光转换层中，采用具有高发光量子效率和高化学稳定性的稀土荧光粉，通过光扩散层和转换层的协同作用，FDSSC显著增强了光收集，大幅提升了光电流，最终实现了13.11%的PCE，为当前最高效率。FDSSC也展现了良好的重复性，在弯折、扭曲、挤压等动态变形下仍保持较高性能，并能在不同温度下有效工作，满足实际穿戴应用需求。

所得高性能FDSSCs显示出均匀的颜色和外观，与织物具有很高的兼容性。在光扩散层中引入少量颜料，可以实现FDSSC外观颜色的调控。由于Al2O3/PU薄膜具有较强的光扩散能力，少量颜料即可使FDSSC显示出明显的视觉颜色。此外，尽管颜料在可见光波长范围对透过率有一定影响，但光转换层能有效利用近红外波长的入射光，因此彩色的FDSSC依旧保持较高的光伏性能，例如在黄色和绿色外观下，PCE分别高达12.45%和12.13%。多彩FDSSC可以通过编织工艺得到各种尺寸和类型的织物，以满足不同的供电需求。

将FDSSC与纤维电池编织集成，构建供能织物，除了能直接对可穿戴电子设备供电，还可以进一步与传感器、显示器、微芯片等其他功能元件集成，构建复杂的功能系统，推动智能电子织物的发展。

相关工作以“Integrating Light Diffusion and Conversion Layers for Highly Efficient Multicolored Fiber Dye-Sensitized Solar Cells”为题发表于Advanced Materials上。